摘要：物聯(lián)網技術作為信息產業(yè)的第三代浪潮，其發(fā)展與應用為人與物、物與物之間的信息交換創(chuàng)造了一個全新的平臺。分析了基于物聯(lián)網的智慧農業(yè)的發(fā)展和作用，分析了智慧農業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件結構，闡述了智慧農業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的應用。

關鍵詞：物聯(lián)網；智慧農業(yè)；LoRa

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）33-0272-02

1 智慧農業(yè)

隨著信息技術和物聯(lián)網的發(fā)展，各行各業(yè)都加速了信息化手段的應用，智能化水平不斷提高。農業(yè)是關系國計民生的重要基礎產業(yè)，其高效、安全生產是重中之重。近年來隨著信息化的發(fā)展，農業(yè)生產中也開始積極利用信息技術來實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化。智慧農業(yè)采用了物聯(lián)網、云計算、互聯(lián)網和移動互聯(lián)等技術，通過無線通信網絡實現(xiàn)對農業(yè)生產現(xiàn)場中各個傳感節(jié)點信息（如CO2濃度、光照、溫度、濕度等）的采集和傳輸，從而為農業(yè)生產提供智能分析和決策，實現(xiàn)智能預警和可視化管理。與傳統(tǒng)農業(yè)主要依賴自然資源和人力相比，智慧農業(yè)能更加精準、智能的控制農業(yè)生產，提升農業(yè)生產的效率，加速農業(yè)現(xiàn)代化的進程。

2 智慧農業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的設計

智慧農業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集模塊和智能控制模塊。如圖1所示。數(shù)據(jù)采集模塊是利用各類傳感器采集對大棚溫室中影響農作物生長的重要數(shù)據(jù)進行采集，如CO2濃度、土壤的含水量、溫濕度以及光照情況。系統(tǒng)的視頻監(jiān)控功能也是數(shù)據(jù)采集的重要部分，通過視頻監(jiān)控可以全方位采集和監(jiān)測到農作物的生長情況，這些實時圖像數(shù)據(jù)為農業(yè)專家決策提供了重要依據(jù)，為農作物的病害蟲防治以及科學施肥提供重要幫助。系統(tǒng)智能控制模塊通過無線傳感網絡獲取到所采集到的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行存儲、對比和分析，實現(xiàn)對農業(yè)設備（如卷簾、灌溉設備、風機等）的自動精準控制，從而使農作物獲得最適宜生長的環(huán)境。

智慧農業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設施主要包括采集傳感器、遠程視頻監(jiān)控、氣象監(jiān)測、LoRa無線傳輸以及智慧農業(yè)監(jiān)控管理平臺。

環(huán)境參數(shù)的采集是智能大棚溫室控制的基礎和關鍵，而這一工作是由傳感器完成的。傳感器包括土壤PH傳感器、光照度傳感器、空氣溫濕度傳感器和土壤溫濕度傳感器等。通過物聯(lián)網系統(tǒng)可連接傳感器采集：環(huán)境溫濕度、光照度、風速、二氧化碳濃度、土壤溫度、土壤水分、土壤鹽分、PH值等。

視頻監(jiān)控主要采集的是大棚溫室內視頻圖像，是大棚溫室內數(shù)據(jù)信息的有效補充。主要是采用高清攝像頭對大棚溫室內的農作物的生長情況進行一個全方位、實時的反饋。從而為農業(yè)生產活動提供有益的指導和幫助。根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會自動開啟或關閉相關農業(yè)設備，以為農作物提供最優(yōu)的生長環(huán)境。目前常見的有通風控制系統(tǒng)、補光燈控制系統(tǒng)、遮陽控制系統(tǒng)、水閥精準控制系統(tǒng)、卷簾機控制系統(tǒng)等。

氣象監(jiān)測主要完成氣象信息的全天候監(jiān)測，主要有風向、風速、空氣溫濕度等。智慧農業(yè)監(jiān)控管理平臺根據(jù)氣象站提供的天氣環(huán)境，可以做到提前控制或調節(jié)大棚溫室中的各農業(yè)設備，為防災減災以及科學生產和管理提供幫助。

LoRa具有超遠通訊距離、超高安全可靠性、超低功耗、超低成本等優(yōu)點，隨著網絡和通信技術的發(fā)展，被作為各種廣域密集型采集控制的首選網絡，在智慧農業(yè)中得到了廣泛的應用。智慧農業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的底層為多個LoRa節(jié)點負責監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集。網關作為基站，一方面用于傳遞信息到監(jiān)控中心，是監(jiān)控中心和監(jiān)控網絡之間的接口。另一方面發(fā)揮了網絡協(xié)調器的功能，負責數(shù)據(jù)匯集、網絡的建立和維護。

智慧農業(yè)監(jiān)控管理平臺是自動化控制系統(tǒng)的核心，負責大棚溫室中所采集信息的存儲、檢索、分析和管理。提供了人機交互的接口，負責控制命令的發(fā)送和管理。工作人員可通過智慧農業(yè)監(jiān)控管理平臺發(fā)送控制指令，遠程控制大棚溫室內的農業(yè)設備，實現(xiàn)智能化、無人操作和管理。

3 智慧農業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的應用

智慧農業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)在實際應用中實現(xiàn)了大棚溫室內數(shù)據(jù)采集和顯示、設備管理和控制。

在系統(tǒng)的實時顯示區(qū)，如圖2所示，可查看傳感器、網關等設備的實時通訊狀態(tài)及數(shù)據(jù)，傳感器實時數(shù)據(jù)包括：農場蔬菜大棚的溫度、濕度值、設備通信狀態(tài)、灑水狀態(tài)、當前灑水模式、傳感器上一次通信時間、灑水開始時間等。網關實時數(shù)據(jù)包括：設備地址、設備安裝位置、當前通信狀態(tài)等。

設備管理功能能實現(xiàn)對系統(tǒng)中網關（網絡通信設備）、傳感器的管理功能。設備管理界面如圖3所示：

在添加網絡設備功能中可輸入網關IP地址、端口號、安裝位置，完成網關添加工作；在網絡通信模塊配置修改界面，網關IP不允許修改，可編輯端口號、安裝位置等信息。在傳感器配置界面中，選擇所屬模塊，選擇傳感器地址，輸入安裝位置，選擇模式自動灑水模塊等信息后可完成傳感器的添加工作。

自動控制功能實現(xiàn)了灑水策略的設定、灑水計劃發(fā)送和遠程控制。灑水策略模塊負責配置整個系統(tǒng)的灑水策略庫，以為所有的傳感器提供灑水策略選擇數(shù)據(jù)源。發(fā)送計劃是指修改傳感器的自動灑水計劃后需要手動發(fā)送該計劃至傳感器端，以使傳感器可根據(jù)本計劃自動定時灑水。因傳感器具有自動灑水功能，傳感器會根據(jù)配置灑水計劃到時自動灑水，故傳感器具有時鐘功能，需對其進行校時，系統(tǒng)具有手動校時和自動校時功能，自動校時由系統(tǒng)定時6小時以廣播命令形式自動校時，手動校時需用戶手動操作完成。系統(tǒng)除具有傳感器定時自動灑水功能外，還具有手動遠程灑水功能，此功能可遠程控制傳感器灑水方式。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】